книги из ГПНТБ / Карагодин Л.Н. Способы борьбы с внезапными выбросами угля и газа

ты, в которых для размывания применялась шероховатая поверх­ ность скважины.

Эксперименты показали, что, как и в опытах с гладкой поверх­ ностью, давление струи на шероховатую поверхность незначительно

ности, не успевая стекать, и создает демпфирующий слой, который

вание каверны в массиве и образование послойных трещин с по­ следующим их расширением и скалыванием пластин угля.

давления воды, создаваемого насосом, возрастает и давление, дей­ ствующее на поверхность угольного массива, что приводит к увели­ чению напряжений в нем. При определенном давлении напряжения достигают величины предела прочности угля и наступает его раз­ рушение, т. е. образуется каверна. При определенной глубине ее вода не успевает стекать с размываемой поверхности, и образуется

К дополнительным показателям относятся трудоемкость Т, за­ траты времени В, скорость проведения выработки v. Величина этих показателей определится в процессе расчета приведенных затрат.

Указанные выше способы сравнивались при различных углах падения пластов (10, 40, 70°) и их мощности (2, 5, 20 м).

Полученные данные показывают, что с увеличением угла паде­ ния н уменьшением мощности пласта величина приведенных затрат уменьшается (рис. 77). В пересчете на 1 м выработки эта зависи-

/'. /" — при дегазации; 2, 2', 2" — при увлажнении: 3, 3', 3" — при гпдровы.мыве—для пластов с углами падения соответственно 70, 40 и I03

мость обратная. То же самое можно сказать о трудоемкости и о за­ тратах времени. Что касается скорости проведения вскрывающей выработки, то она возрастает с увеличением мощности пласта и уменьшением угла падения. Эту противоположность зависимостей можно объяснить тем, что с увеличением угла падения и уменьше­ нием мощности пласта возрастает доля специальных мероприятий но предупреждению внезапных выбросов на 1 м выработки.

Сравнение способов борьбы с выбросами по приведенным за­ тратам и по трудоемкости показывает, что при одних и тех же углах падения пластов увлажнение и гидровымыв практически рав­ ноценны, дегазация же пластов скважинами имеет худшие пока­ затели. Это связано с тем, что на дегазацию требуется больший объем буровых работ, которые являются трудоемкими, а следова­ тельно, и дорогостоящими.

Скорость проведения квершлага наибольшая в случае приме­ нения гидровымыва. При крутых пластах (а=70°) скорость прове­ дения выработки с дегазацией и увлажнением практически равно-

ценна, но с уменьшением угла падения разница в скоростях при применении дегазации и увлажнения возрастает.

В проведенных расчетах принималось, что обнажение и пересе­ чение пластов квершлагами производится последовательно узким и проектным сечениями выработок. Для выявления затрат и тру­ доемкости работ по расширению узкого' квершлага до проектного сечения были проведены специальные расчеты, которые позволили, выявить следующее. Независимо от угла падения и мощности пе­ ресекаемого пласта трудоемкость процессов при любом из приме­

Приведенные затраты на 1 м выработки в этом случае также мень­ ше (в 1,5 раза),'чем при последующем расширении квершлага до проектного сечения.

газа; при увлажнении — бурение увлажнительных скважин, герме­ тизация скважин, нагнетание воды. Вместо гидроразмыва в данном

лласта приведены в табл. 24. Из таблицы видно, что наименьших затрат труда требует увлажнение; лишь на пластах с углом паде­ ния 60—70° и мощностью 9 м оно незначительно уступает в этом отношении дегазации. При мощности пласта до 4 м возведение каркасной крепи требует меньших затрат труда, чем дегазация, а при большей мощности менее трудоемкой становится .дегазация.

На возведение каркасной крепи требуется значительно меньше времени, чем на дегазацию или увлажнение пласта. Это объясня­ ется тем, что работы по сооружению каркаса могут выполняться большим числом рабочих, чем работы по дегазации или увлажне­ нию, а также отсутствием длительных простоев (дренаж газа, гер­ метизация скважин, нагнетание воды), зависящих от физико-ме­ ханических и коллекторских свойств угля.

По условиям применения возведение каркасной крепи является наиболее универсальным способом борьбы с выбросами, так как он основан на механическом торможении внезапного выброса. Од­ нако возведение каркасной крепи связано с наибольшим безвоз­ вратным расходом материалов (стержней, труб), особенно на кру­ тых пластах.

По затратам календарного времени в наихудших условиях ока­ зывается дегазация. Здесь значительное время (50% и более) за­ нимает дренаж метана, зависящий от газоотдачи угля и его газо­ носности.

Г Л А В А V I I

ОС Н О В Н ЫЕ ПАРАМЕТРЫ СПОСОБОВ БОРЬБЫ

СВ Н Е З А П Н Ы М И ВЫБРОСАМИ УГЛЯ И ГАЗА

ВЗАВИСИМОСТИ ОТ СКОРОСТИ ПОДВИГАНИЯ ЗАБОЯ

§29. ВЛИЯНИЕ ПАРАМЕТРОВ СПОСОБОВ НА ФАКТОРЫ,

ОП Р Е Д Е Л Я Ю Щ И Е ВЫБРОСООПАСНОСТЬ ПЛАСТА

Эффективность способов борьбы с внезапными выбросами угля и газа определяется не только конечным результатом их воздейст­ вия на выбросоопасный пласт, но также и надежностью их пара­ метров применительно к свойствам конкретного участка пласта.

Надежность параметров способов предупреждения внезапных выбросов может быть охарактеризована:

1)скоростью разгружающего (дренирующего) действия спо­

соба;

2)величиной (степенью) конечного разгружающего (дрени­ рующего) воздействия на пласт;

3)регулируемостью параметров способа;

4)воспроизводимостью (повторностью) способа.

Оптимальные параметры способов обеспечивают снижение на­

доминирующих факторов при выборе параметров для условий подвигания забоя с переменной ско­

Принято считать, что скорость подвигания забоя может быть значительно повышена, если профилактическую обработку пласта впереди забоя производить на участке большой длины. В общем случае это соответствует действительности. Однако повышенные значения vn могут быть достигнуты и при небольшой зоне обра­ ботки пласта (при коротких скважинах), если применять способы борьбы с выбросами с большой скоростью разгрузки.

опасности после применения специальных мероприятий. Очевидно,

в пласте для предотвращения выбросов, должен быть постоянным. Ввиду отсутствия достаточно убедительных обоснований в. настоя­ щее время этот уровень может быть "намечен лишь ориентиро­ вочно.

Так, уровнем безопасности может служить снижение пластового давления р за 24 ч на 50% от первоначально замеренной величины. За уровень снижения напряжений принимается величина, равная напряженному состоянию пород на глубине первого появления вне­ запных выбросов для конкретного угольного пласта.

Регулируемость параметров способа борьбы с. выбросами опре­ деляет возможность изменения основных факторов, влияющих на выбросоопасиость пласта, в необходимых пределах.

Параметры существующих^ способов борьбы с внезапными вы­ бросами угля и газа, условно говоря, являются «жесткими». После осуществления способа, даже если явно видна ненадежность его параметров в данных условиях, изменить или как-то улучшить эти параметры зачастую невозможно. В подобных случаях необходимо управлять процессом разгрузки пласта, стремясь к достижению требуемых безопасных показателей.

Воспроизводимость (повторность применения) способа борьбы с выбросами означает возможность повторного его применения в случае неудачного первого опыта при том же положении забоя.

Воспроизводимость достигается не при всех способах борьбы с выбросами, причем степень возможности повторного применения разных способов неодинакова. В некоторых случаях многократно воспроизвести способ при одном положении забоя не удается. То­ гда приходится прибегнуть к обновлению забоя (его незначитель­ ному подвиганию), после чего делается попытка новой обработки пласта.-

. Таким образом, проведенный анализ^позволяет сделать вывод о том, что среди факторов, способных оказывать влияние на ско­ рость подвигания забоев по выбросоопасным пластам, можно вы­

выбросоопасности.

Распределение параметров способов борьбы с выбросами по категориям в зависимости от скорости разгрузки (дренирования) пласта,' величины уровня безопасности разгрузки, регулируемости и воспроизводимости способов позволяет в значительной мере по­ высить эффективность их применения.